1 Расчёт колодочного тормоза

Расчёт колодочного тормоза включает в себя определение допустимого нажатия тормозной колодки, вывод формулы передаточного числа рычажной тормозной передачи, определения диаметра тормозного цилиндра, выбор воздушной части тормозной системы, определение подачи (производительности) компрессора и объёма главных резервуаров.

1.1 Определение допустимого нажатия тормозной колодки

Для создания эффективной тормозной системы сила нажатия тормозной колодки на колесо должна обеспечивать реализацию максимальной силы сцепления колеса с рельсом и вместе с тем исключать возможность появления юза при торможении. Это положение в колодочном тормозе выполняется при граничных условиях, соответствующих сухим и чистым рельсам, и аналитически выражаются уравнением:

где К – допустимая сила нажатия колодки на колесо, кН;

φ_к– действительный коэффициент трения тормозной колодки о колесо;

0,85 – коэффициент, учитывающий разгрузку задней колёсной пары;

Ψ_к– коэффициент сцепления колеса с рельсом при торможении;

Р_к– статическая нагрузка на колесо, отнесённая к одной тормозной колодке, кН.

где Р_у– учётный вес электровоза, тс; Р_у= 63,1 тс

z– число колёсных пар (тормозных осей) электровоза;z= 4

m_к = 2 – количество тормозных колодок или их секций, приходящихся на одно колесо;

g= 9,81≈ 10 м/с²– ускорение свободного падения.

Подставляя в формулу значения коэффициента трения, получим для стандартных чугунных колодок:

,

где V= 90 км/ч – расчётная скорость движения экипажа по заданию, км/ч.

После преобразований уравнение примет вид:

.

Нагрузка от колёсной пары на рельсы определяется из выражения:

Расчётное значение для коэффициента сцепления ψ_кв зависимости от скорости недопущения юза и нагрузки колёсной пары на рельсы примем 0,143.

Подставляя в уравнение значения, получим:

,

,

Полученную допустимую силу нажатия тормозной колодки проверяем исходя из требований теплового режима трущихся пар, по выражению:

где Fк - номинальная площадь трения тормозной колодки, см²,

F_к=305 см²;

[ΔРуд] – допустимое удельное давление на тормозную колодку, Н/см², [ΔРуд] = 130.

,

Проверка сошлась.

1.2 Вывод формулы и определение передаточного числа рычажной тормозной передачи

Передаточное число рычажной тормозной передачи (ПЧРТП) – безразмерная величина, определяется как отношение теоретической суммы сил нажатия тормозных колодок, приводимых в действие от одного тормозного цилиндра, к усилию на его на штоке. ПЧРТП показываем, во сколько раз с помощью рычагов тормозной передачи увеличивается сила, развиваемая штоком поршня тормозного цилиндра.

При выводе формулы ПЧРТП используется расчетная схема рычажной передачи, находящаяся в состоянии равновесия, в которой после торможения все рычаги занимают перпендикулярное положение относительно тяг.

ПЧРТП определяется из соотношения длин плеч ведущих и ведомых рычагов. Рычаги, применяемые для передачи усилия в рычажных передачах, бывают первого и второго рода. Ведущим является плечо от оси вращения рычага до места приложения силы. Ведомым называется плечо от оси вращения рычага до места передачи усилия.

На основании равенства моментов сил относительно того или иного шарнира запишем передаточный момент:

Для первой колодки:

Для второй колодки:

Для третей колодки:

Для четвертой колодки:

Передаточное число рычажной тормозной передачи определяем: